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基于非理想气体流动模拟的无烟煤纳米孔隙中CH4流动规律

作者:刘世奇 桑树勋 MA Jingsheng 王鑫 方辉煌 王鹤 高德燚

关键词: 达西渗透率; 视渗透率; 扩散; 滑流; 孔裂隙渗流网络模型;

摘要:基于沁水盆地南部无烟煤纳米尺度渗流网络模型,开展了考虑滑流、扩散、气体解吸/吸附和达西流动的CH4运移渗流物理仿真模拟,探讨了无烟煤纳米孔隙视渗透率和CH4的微观流动形态.研究发现,渗流物理仿真模型量化了滑流、扩散以及气体性质对视渗透率的作用,受CH4滑流和扩散的影响,无烟煤纳米孔隙的视渗透率大于达西渗透率.无烟煤纳米孔隙视渗透率与切向动量协调系数(β)、气体压力和孔径具有显著的负指数关系;Knudsen数(Kn)随气体压力降低和孔径减小,以非线性趋势增加,受其影响视渗透率表现为非线性气体压力关系;滑移系数则随β和气体压力的降低而升高.当β<0.1、气体压力小于等于8 MPa时,孔径为2~50 nm的中孔和孔径为50~100 nm的大孔中的滑流和扩散作用迅速增大,对CH4产出和煤层气开发效率至关重要. 


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